原電池電動勢的測定及其應(yīng)用

PAGEPAGE4電動勢的測定及其應(yīng)用姓名學(xué)號：學(xué)院：班級：一.實驗?zāi)康模?.掌握對消法測定電池電動勢的原理及電位差計的使用。2.學(xué)會銀電極，銀—氯化銀電極的制備和鹽橋的制備。3.了解可逆電池電動勢的應(yīng)用。二.實驗原理要準(zhǔn)確測定電池的電動勢，只有在無電流通過的情況下進(jìn)行，對消法就是根據(jù)這個要求設(shè)計的。本實驗采用對消法測定電池的電動勢。圖中EW工作電池，AB為均勻的電阻線，D是雙臂電鑰，G為檢流計，EX為待測待測電池的電動勢。測定時先使D向上，與S.C相通，并把C點移至標(biāo)準(zhǔn)電池在測定溫度時的電動勢值處，調(diào)節(jié)可變電阻R，直到G中無電流通過。這樣就校正了ＡＢ電阻絲上的讀數(shù)。顯然一經(jīng)校正，可變電阻Ｒ就不能任意變動了。然后使D向下，移動滑動觸點C，使G中無電流通過。Ex=Es.c*Rx/Rs.c通過通過對電池電動勢的測量可求算某些反應(yīng)的DH，DS，DG等熱力學(xué)函數(shù)，電解質(zhì)的平均活度系數(shù)，難溶鹽的活度積和溶液的pH等物理化學(xué)參數(shù)。1.用電動勢法求AgCl的Ksp,需設(shè)計成如下的電池：Ag—AgCl∣HCl(m)‖AgNO3(m)∣Ag負(fù)極反應(yīng)：Ag+Cl-(m)→AgCl+e正極反應(yīng)：Ag+(m)+e→Ag總反應(yīng)：Ag+(m)+Cl_(m)→AgCl電池電動勢：E=φ右-φ左=（φΘAg+,Ag+lnaAg+）-(φΘAg+,AgCl,Cl-+Ln)=EΘ-ln因為ΔGΘ=-nEΘF=-RTlnEΘ=ln所以lgKsp=lgaAg++lgaCl--2.通過電動勢的測定，求溶液的PH，可設(shè)計如下電池：Hg—Hg2Cl2∣飽和KCl溶液‖飽和有醌氫醌的未知PH溶液∣Pt醌氫醌為等摩爾的醌和氫醌的結(jié)晶化合物（用Q表示），在水中的溶解度很小，作為正極時其反應(yīng)為：Q+2H++2e→H2Q其電極電位右=ΘQ,H2Q—ln=ΘQ,H2Q—PH因為E=右-左=ΘQ,H2Q—PH-甘汞所以PH=三．儀器與藥品：1.儀器UJ—34Ａ型電位差計1臺銀電極1支直流輻射式檢流計1臺飽和甘汞電極（參比電極）1支穩(wěn)壓直流電源1臺導(dǎo)線4根標(biāo)準(zhǔn)電池2節(jié)鹽橋1個小燒杯（50ｍＬ）4只鉑電極1支銀—氯化銀電極1支2.藥品HCl(0.100m)HCl(1M)AgNO3(0.100m)未知PH溶液HCl飽和溶液醌氫醌瓊脂四.實驗步驟：本實驗測定如下三個電池的電動勢：①Hg—Hg2Cl2∣飽和ＫCl溶液‖AgNO3(0.100m)∣Ag②Hg—Hg2Cl2∣飽和KCl溶液‖飽和有醌氫醌的未知PH溶液∣Pt電動勢測定：1.按圖組成三個電池。2.將標(biāo)準(zhǔn)電池、工作電池、待測電池以及檢流計分別按圖接入電位差計。

有鹽橋的雙液電池UJ—34Ａ型電位差計面板示意圖3.校正電位計：先讀取標(biāo)準(zhǔn)電池上所附溫度計上的溫度值，計算標(biāo)準(zhǔn)電池在該溫度時的電動勢，將標(biāo)準(zhǔn)電池的溫度補償旋鈕調(diào)節(jié)在該電動勢處，然后將轉(zhuǎn)換開關(guān)扳向N處，轉(zhuǎn)動工作電池調(diào)節(jié)旋鈕粗、中、細(xì)、微（相當(dāng)于原理圖中R），依次按下電計按鈕“粗”“細(xì)”，直到檢流計指零為止。此時電位計已經(jīng)校正好了，由于工作電池的電動勢會發(fā)生變化，因此在測量過程中經(jīng)常要校正電位計。4.測量待測電池的電動勢：將轉(zhuǎn)換開關(guān)扳向x1(或x2)位置，從大到小旋轉(zhuǎn)電勢測量旋鈕，按下點擊按鈕“粗”“細(xì)”，直到檢流計指零為止，6個小窗內(nèi)的讀數(shù)即為待測電池的電動勢。同時記下室溫。實驗完畢后，必須把鹽橋放在水中加熱使溶解，洗凈，其他各儀器復(fù)原。檢流計必須短路放置。五．實驗數(shù)據(jù)記錄與處理1.由電池（1）求銀離子的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢：所測電動式的結(jié)果：461.267mv第一個電池為Hg/HgCl/KCl(飽和)//AgNO3/Ag電池的電極反應(yīng)是;負(fù)極：Hg+Cl=1/2Hg2Cl2+e正極：Ag+e=Ag電極總反應(yīng)為：Hg+Cl+Ag=1/2HgCl+Ag已知飽和甘汞電極的電位與溫度的關(guān)系為:Ψ甘汞=0.2412-6.61×10（t-25℃）-1.75×10（t-25℃）-9.16×10（t-25℃）將溫度t=21℃，代入可得:Ψ甘汞=0.2438ΨAg,Ag1=0.7991-9.88×10（t-25℃）+7×10（t-25℃）將溫度t=21℃，代入可得ΨAg,Ag的理論值ΨAg,Ag=0.7951由于電池的電動勢E=ΨAg,Ag-Ψ甘汞所以Ψ0Ag,Ag2=E-RTln(aAg2)/2F+Ψ甘汞=0.461+8.314×294×ln10÷96500+0.2438=0.7632由實驗測得的銀離子的電極電勢與標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的絕地誤差為:ΨAg,Ag1-Ψ0Ag,Ag2=0.7951-0.7632=0.319相對誤差為：(ΨAg,Ag1-Ψ0Ag,Ag2)/ΨAg,Ag1=(0.7951-0.7632)/0.7951=4.01%2.由電池（2)求未知溶液的PH值所測電動式的結(jié)果：337.510mv已知Ψ醌氫醌=0.694-7.4×10（t-25℃）將溫度t=21℃代入可得:Ψ醌氫醌=0.7024PH=（Ψ醌氫醌-E-Ψ甘汞)/(2.303RT/F)=（0.7024-0.3375-0.2438）/【（2.303×8.314×294）/96500】=2.